Comparación en la producción de conidios del genero Isaria en cultivos superficiales y sólidos sometidos a pulsos oxidantes - Muñiz Paredes, Facundo Rafael (Universidad Autónoma Metropolitana, 2016)
La producción y calidad de conidios de hongos entomopatógenos en cultivo sólido (CSól) se infieren frecuentemente a partir de resultados obtenidos en cultivo superficial (CSup), sin embargo, no existen reportes que comparen ambos sistemas de cult ivo en condiciones similares. En ambos cultivos se usaron las cepas Isaria fumosorosea ARSEF 3302 e Isaria fumosorosea CNRCB1 (reasignada recientemente como Isaria javanica ). Ambas sistemas se compararon en términos de producción y calidad de conidios , así como de sensibilidad a pulsos oxidantes , utilizando un medio con la misma composición química (mezcla arroz - avena). La producción de conidios en CSu p fue 6 veces mayor respecto al CSól para ambas cepas en términos de conidios por gramos de sustrato inicial (gsi ). La germinación y la viabilidad no mostraron diferencias importantes entre ambos sistemas de cultivo, sin embargo, los parámetros de infectividad de los conidios , usando larvas de Galleria mellonella sí fueron distintos entre ambos cultivos. Las diferencias de producción de conidios entre ambos sistemas no se explicó en términos del área específica ( α ) , sin embargo la disponibilidad de sustrato por área ( σ ) afectó los rendimiento de conidiación. La morfología del sustrato (presencia o ausencia de pared de salvado en avena) también se relacionó con estas diferencias, ya que el salvado puede dificultar la disponibilidad de nutrientes del endospermo, a diferencia de la morfología en cultivo superficial donde los nutrientes se encuentran accesibles para la producción de biomasa y conidios, puesto que se adicionan en forma de harina. Además el análisis de Respirometría, como medición indirecta de la biomasa , mostró que la máxima producción de CO2 por gsi se obtuvo en CSup. Los pulsos oxidantes (oxígeno al 26%) disminuyeron la producción de conidios respecto al control con atmósfera normal independientemente de la cepa, el sistema de cultivo o la aplicación de 1 pulso (26%) o 2 pulsos (26% x 2 ) cada 24 h. Sin embargo, los CSól resultaron en mayor sensibilidad a los pulsos hiperoxidant es en comparación al CSup. La calidad de los conidios obtenidos en CSup de ambas cepas, mostró un incremento en la viabilidad en los tratamientos oxidantes respecto al tratamiento contro , a diferencia del CSól con pulsos oxidantes que no mejora ron la viabilidad res pecto a l a atmósfera normal. La infectividad de los conidios provenientes de los CSup y CSól con pulsos oxidantes no mostró diferencias consistentes , comparadas con sus contrapartes en cultivos con atmósfera normal . Además de un a mayor sensibilidad a los tratamientos oxidantes, los CSól con pulsos de oxígeno mostraron una menor invasión d el sus trato, probablemente por insuficiencia de oxígeno , como consecuencia de las diferencias en la cantidad total de sustrato inicial en ambos sistemas , que era 15 veces mayor en CSól respecto al CSup . Se determinaron l os residuales de oxígeno en los tratamientos oxidantes , para el CSup se mantuvieron entre 10 y 20% durante el tiempo de cultivo , sin importar si se aplicaban uno o dos pulsos diarios, en cambio en el CSól el residual de oxígeno fue cercano a 0% . La acumulación de CO 2 en l os tratamientos oxidantes se comportó de forma inversa con los niveles residuales de oxígeno, ya que los CSup acumularon menos CO 2 que los CSól. Cuando se igualó la cantidad de sustrato inicial en ambos sistemas (1 gsi por unidad experimental ), la conidiación en CSup continuó siendo menor cuando se aplicaban los pulsos oxidantes comparada con la atmósfera normal, sin embargo , en CSól se incrementó la producción de conidios con los pulsos oxidantes para ambas cepas sin importar si se aplicaban 1 o 2 pulsos diarios. Incluso la conidiación se incrementó hasta en un orden de magnitud respecto al control atmosférico, este nivel de incremento no había sido reportado por ningún trabajo previo en cultivos superficiales. Por otra parte en el sistema con 1 gsi, el porcentaje residual de oxígeno en el CSól fue mayor a su contraparte en CSup, y las de CO2 menores . En un tercer sistema utilizando 2.5 gsi (sólo en CSól) aun fue posible incrementar en la conidiación en la mayoría de l os tratamientos oxidantes respecto a la atmósfera normal. La calidad de los conidios obtenidos con 2.5 gsi fue similar en los diferentes tratamientos oxidantes y con atmósfera normal, sin embargo, la termotolerancia de los conidios mejoró en los tratamientos oxidantes respecto a la atmósfera normal . Estos resultados indicaron la importancia de la relación de l volumen de reactor y la cantidad de gramos de sustrato inicial, como un criterio a considerar para evaluar los pulsos oxidantes. Finalmente , se evaluó este criterio con las cepas de Beauver ia bassiana 882.5 y Metarhizium anisopliae CP - OAX, en las cuales se reportó previamente que no incrementaban su conidiación o la disminuían cuando se cultivaron en CSól con 5 gsi con pulsos oxidantes. En ambas cepas fue posible incrementar la producción de conidios por medio de la aplicación de pulsos oxidantes.; Conidia production and quality from entomopathogenic fungi in solid - state culture (SSC) are frequently inferred from results obtained in superficial culture (SC) , however, there are no reports comparing both culture systems in similar conditions. In both systems, Isaria fumosorosea ARSEF 3002 and Isaria fumosorosea CNRCB1 were used (recently reassigned as Isaria javanica ). Both systems were compared using two Isaria fumosorosea strains ( ARSEF 3302 and CNRCB1) in terms of conidia production and quality , and also in sensitivity to oxidant pulses using a media with the same chemical composition (rice - oat mixture) . Conidia production for both strains in SC was 6 - fold higher respective to SSC in terms of conidia per grams of initial dry substrate (gds ) . Germination and viability did not show important differences between both culture systems , however, infectivity parameters from conidia towards Galleria mellonella larvae showed some differences between both systems . The differences in the conidia production between both systems were not explained in terms of specific area ( α ) , however substrate availability per area ( σ ) affected the conidiation yields . The mo rphology of the substrate also explai ned these differences, since the oat bran may difficult the nutrient availability from endosperm, contrary to superficial morphology where substrates are ground making nutrients available for biomass and conidia production . Respirometry analyses , as indire ct measurement of biomass , showed that the maximal production of CO 2 per gds was obtained in SC. Oxygen pulses decreased conidia production respective to a normal atmospheric control independently of the strain, culture system or the application of 1 pu lse (26%) or 2 pulses (26% x 2) every 2 4 hours. However, SSC resulted in a higher sensitivity to hyperoxidant pulses compared to SC . Conidia quality obtained in SC in both strains exhibited an increase in viability after oxidant treatments respective to atmos pheric control, contrary to SSC with oxidant pulses, which did not improve viability. The infectivity in SC and SSC with oxidant pulses did not show consistent differences in infectivity parameters compared to atmospheric counterparts . In addition to the h igher sensitivity to oxidant treatments, SSC with oxygen pulses presented a lower substrate invasion, probably by an insufficiency of oxygen, as consequence of differences in substrate quantity in both systems which was 15 - fold higher in SSC respective to SC. Residual oxygen in oxidant treatments were determined, in SC remained between 10 to 20% during culture time, regardless if one or two daily oxygen pulses were applied, in contrast in SSC residual oxygen was close to 0%. The accumulation of CO 2 in oxida nt treatments behaved inversely to oxygen levels, since SC accumulated less CO 2 than SSC. When initial substrate amount was equated (1 gds per experimental unit ), conidiation in SC remained lower under oxidant pulses compared to normal atmosphere, however , in SSC conidia production increased with oxidant pulses for both strains regardless if 1 or 2 daily pulses were a pplied. F urthermore conidiation was increased up to 1 order magnitude respective to the normal atmospher e , this increase level has not been r eported previously by any work. On the other hand in the system with 1 gds, residual oxygen percentage in SSC was higher than SC, and CO 2 levels lower. In a third system using 2.5 gds (only in SSC) it was still possible to increase conidiation in most of t he oxygen treatments respective to normal atmosphere. Conidia quality in 2.5 gds system was similar under different oxidant and atmospheric treatments, however, thermotolerance improved in conidia under oxidant pulses respective to normal atmosphere . These results pointed out the importance of substrate amount - volume reactor, as a criterion to consider to evaluate oxidant pulses. Finally, this criterion was evaluated in Beauveria bassiana 882.5 and Metarhizium anisopliae CP - OAX, two strains in which was pre viously reported that did not increase or decreased conidiation when cultured with 5 gds with oxidant pulses. In both strains it was possible to increase conidia production by oxidant pulses.